本发明涉及混合动力机动车辆的动力总成系统，具体地，涉及一种单电动机双排行星齿轮机电动力耦合装置。
背景技术：
通过电动机和发动机的协调控制，混合动力汽车(Hybrid electric vehicle)能获得良好的燃油经济性和动力性，相较于纯电动汽车(Pure electric vehicle)其续驶里程更长，因此是现阶段最具发展前景的新能源汽车之一。混合动力汽车通过机电动力耦合装置实现发动机和电动机间的功率分配，并将动力传递到驱动桥，因此机电耦合系统的是混合动力汽车的核心部分。
综合分析国内外混合动力驱动系统架构，根据联结方式，混合动力驱动系统可分为串联式、并联式和混联式。按照驱动电动机个数也可分为双电动机方案和单电动机方案。双排行星齿轮机电耦合装置相较于定轴传动和单排行星齿轮传动，具有传动比大、承载能力大、传动平稳等优点，紧凑的结构使得质量和体积能更小，驱动系统具有更高的功率密度，是一种较为先进的混合动力汽车驱动装置。
在公开号为CN205059228U的专利中公开了一种车用双模混合动力驱动装置，该装置基于双排行星齿轮机构配合多个离合器、制动器实现单电动机纯电动、双电动机纯电动、混合动力驱动、发动机单独驱动以及制动能量回馈五种工作模式，在一定程度上解决了现有混联单模式系统中不能实现双电动机纯电驱动和发动机单独驱动的问题，避免了不必要的能量转换损失。但双电动机混联式混合动力系统的电驱动系统及机电耦合结构复杂，零部件多，轴向尺寸大，加大了制造及布置的难度，使得成本很高。
在公开号为CN204821146U号的专利中提供了一种车辆混合动力驱动系统，包括发动机、电动机、蓄电池、离合系统、前排行星齿轮机构、后排行星齿轮机构及驱动轴。该系统利用单个电动机，和离合器和制动器的动作实现了多种混合动力工作模式，避免了使用双电动机而导致布置复杂、成本高的问题。但该实用新型专利中，为了达到转速耦合和转矩耦合的目的，驱动系统采用了三个离合器和三个制动器，繁多的执行机构会导致复杂的液压油路，增加控制的难度，影响工作模式切换品质。
现有的混合动力驱动系统中，采用双电动机方案的驱动系统结构上复杂，不紧凑，且生产和制造成本较高。单电动机驱动方案由于只采用一套电驱动系统，能从原理上减少机械能与电能转换过程的能量损失，同时系统结构大大简化，制造成本降低。而为了克服基于传统自动变速器的单电动机方案只能实现单自由度调节的局限性，通常采用多个离合器、制动器等元件的联动来实现EVT(Electric vehicle transmission，电动汽车传动)，即“无级调速”模式，如何使用尽可能少的执行元件实现纯电动、发动机单独驱动、含EVT模式的混合驱动以及制动能量回馈，是衡量机电耦合系统方案是否合理的关键问题。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种单电动机双排行星齿轮机电动力耦合装置。
根据本发明提供的单电动机双排行星齿轮机电动力耦合装置，包括电动机、第一驱动轮、第二驱动轮、第一被驱动轮、第二被驱动轮、第一离合器、第二离合器，第一制动器、第二制动器、前行星排齿圈、前行星排行星轮、前行星排太阳轮、后行星排齿圈、后行星排太阳轮、后行星排行星轮以及发动机；
其中，所述电动机的输出轴与第一驱动轮相连，所述第一驱动轮与第一被驱动轮形成机械传动；所述发动机的输出轴与第二驱动轮相连，所述第二驱动轮与第二被驱动轮形成机械传动；
所述第一被驱动轮与前行星排太阳轮相连；所述第二被驱动轮一方面通过所述第二离合器与所述后行星排齿圈相连，另一方面通过所述第一离合器与所述前行星排太阳轮相连；
所述第一制动器用于对所述后行星排太阳轮进行制动，所述第二制动器用于对所述前行星排太阳轮进行制动；
所述前行星排太阳轮与前行星排行星轮啮合；前行星排行星轮连接所述后行星排齿圈；后行星排齿圈与后行星排行星轮啮合，后行星排行星轮一方面连接前行星排齿圈，另一方面与所述后行星排太阳轮啮合。
优选地，所述前行星排齿圈由后行星排行星架的前凸出端包络形成的，所述后行星排齿圈由前行星排行星架的前凸出端包络形成的。
优选地，所述前行星排齿圈与第一输出半轴之间设置有主减速器和差速器；
所述差速器连接所述主减速器；所述主减速器连接所述前行星排齿圈。
优选地，所述第二制动器、所述第一被驱动轮、所述第二被驱动轮、所述第二离合器、所述第一离合器、所述前行星排太阳轮、所述后行星排太阳轮、所述第一制动器、所述主减速器及所述差速器同轴设置。
优选地，所述第一驱动轮、第一被驱动轮、第二驱动轮、第二被驱动轮为链齿轮、常啮合齿轮或皮带轮。
优选地，当所述第一驱动轮、所述第一被驱动轮、所述第二驱动轮以及第二被驱动轮为常啮合齿轮时；所述第一驱动轮与第一被驱动轮之间以及第二驱动轮与第二被驱动轮之间的机械传动为直接的齿轮传动；
所述第一驱动轮通过第一连接部件与第一被驱动轮形成机械传动；所述第二驱动轮通过第二连接部件与第二被驱动轮形成机械传动；
当所述第一驱动轮、第一被驱动轮、第二驱动轮与第二被驱动轮为链齿轮时，所述第一驱动轮与第一被驱动轮之间以及第二驱动轮与第二被驱动轮之间的机械传动为链条传动，第一连接部和第二连接部为链条；
当所述第一驱动轮、所述第一被驱动轮、所述第二驱动轮以及第二被驱动轮为皮带轮时，所述第一驱动轮与第一被驱动轮之间以及第二驱动轮与第二被驱动轮之间的机械传动为皮带式传动，第一连接部和第二连接部为皮带。
优选地，所述第二制动器采用多片式制动器。
优选地，所述第一制动器采用带式制动器。
优选地，所述第二离合器和所述第一离合器为多片式离合器。
本发明具有纯电动模式，在所述纯电动模式下，仅通过电机驱动车辆行驶，车辆具有第一工作状态，在处于所述第一工作状态时，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第二离合器、第一离合器及第二制动器均松开。
本发明具有发动机驱动模式，在所述纯发动机驱动模式下，仅通过发动机驱动车辆行驶，车辆具有第二工作状态、第三工作状态、第四工作状态及第五工作状态四种工作状态；在处于所述第二工作状态时，第一离合器与前行星排太阳轮结合，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第二离合器和第二制动器均松开；在处于所述第三工作状态时，第二离合器与后行星排齿圈结合，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第一离合器和第二制动器均松开；在处于所述第四工作状态时，第二离合器与后行星排齿圈结合，第一离合器与前行星排太阳轮结合，第二离合器、第一制动器及第二制动器均松开；在处于所述第五工作状态时，第二离合器与后行星排齿圈结合，第二制动器将前行星排太阳轮锁止，第一离合器及第一制动器均松开。
本发明具有混合驱动模式，在所述混合驱动模式下，发动机和电机均启动，车辆具有第六工作状态、第七工作状态、第八工作状态及第九工作状态四种工作状态；在处于所述第六工作状态时，第一离合器与前行星排太阳轮结合，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第二离合器和第二制动器均松开；在处于所述第七工作状态时，第二离合器与后行星排齿圈结合，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第一离合器和第二制动器均松开；在处于所述第八工作状态时，第二离合器与后行星排齿圈结合，第一离合器与前行星排太阳轮结合，离合器B2及第二制动器均松开；在处于所述第九工作状态时，第二离合器与后行星排齿圈结合，第二制动器将前行星排太阳轮锁止，第一离合器及第一制动器均松开，此时车辆可实现无级调速，即EVT模式。
本发明具有机械制动模式，车辆具有第十工作状态，在所述第十工作状态时，车轮端的制动器提高制动力矩使车辆减速或停止。
本发明具有制动能量回馈模式，在所述制动能量回馈模式下，车辆具有第十一工作状态，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第二离合器、第一离合器及第二制动器均松开，所述电机工作在发电模式。
本发明具有混合制动模式，在所述混合制动模式下，车辆具有第十二工作状态、第十三工作状态、第十四工作状态及第十五工作状态四种工作状态；在所述第十二工作状态下，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第二离合器、第一离合器及第二制动器均松开，所述单机工作在发电模式，且车轮端的制动器提高补偿制动力矩使车辆减速或停止。
在所述第十三工作状态下，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第一离合器与前行星排太阳轮结合，第二离合器及第二制动器均松开，所述单机工作在发电模式，可利用所述发动机运行时产生的阻力来控制车速，且车轮端的制动器提高补偿制动力矩使车辆减速或停止。在所述第十四工作状态下，第一制动器将后行星排太阳轮锁止，第二离合器与后行星排齿圈结合，第一离合器及第二制动器均松开，所述单机工作在发电模式，可利用所述发动机运行时产生的阻力来控制车速，车轮端的制动器提高补偿制动力矩使车辆减速或停止。在所述第十五工作状态下，第二离合器与后行星排齿圈结合，第一离合器与前行星排太阳轮结合，第二制动器及第一制动器均松开，所述单机工作在发电模式，可利用所述发动机运行时产生的阻力来控制车速，车轮端的制动器提高补偿制动力矩使车辆减速或停止。
本发明具有驻车发电模式，在所述驻车发电模式下，车辆具有第十六工作状态，在第十六工作状态下，车辆静止，第一离合器与前行星排太阳轮结合，第二离合器、第二制动器及第一制动器均松开，所述发动机驱动所述电机发电。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的单电机双排行星齿轮机电动力耦合装置通过合理布设，使用两个离合器和两个制动器及双排行星齿轮机构；
2、本发明中电动机和发动机的动力连入行星齿轮机构，控制少量的执行元件即可实现多达十六种工作模式，且布置简单，结构紧凑，避免了双驱动电机方案布置复杂、成本高的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图中：
1-连接部件，2-驱动轮，3-电动机，4－驱动轮，5-发动机，6-后行星排齿圈，7-第一制动器，8-主减速器，9-差速器，10-输出半轴，11-后行星排太阳轮，12-后行星排行星轮，13-前行星排齿圈，14-前行星排行星轮，15-前行星排太阳轮，16-第一离合器，17-第二离合器，18-被驱动轮，19-连接部件，20-被驱动轮，21-第二制动器，22-输出半轴。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的单电动机双排行星齿轮机电动力耦合装置，包括电动机3，第一驱动轮2、第二驱动轮4、第一被驱动轮20、第二被驱动轮18、第一离合器16、第二离合器17，第一制动器7、第二制动器21、前行星排齿圈13、前行星排行星轮14，前行星排太阳轮15，后行星排齿圈6、后行星排太阳轮11、后行星排行星轮12以及发动机5；
其中，所述电动机3的输出轴与第一驱动轮2相连，所述第一驱动轮2与第一被驱动轮20形成机械传动；所述发动机5的输出轴与第二驱动轮4相连，所述第二驱动轮4与第二被驱动轮18形成机械传动；
所述第一被驱动轮20与前行星排太阳轮15相连；所述第二被驱动轮18一方面通过所述第二离合器17与所述后行星排齿圈6相连，另一方面通过所述第一离合器16与所述前行星排太阳轮15相连；
所述第一制动器7用于对所述后行星排太阳轮11进行制动，所述第二制动器21用于对所述前行星排太阳轮15进行制动；
所述前行星排太阳轮15与前行星排行星轮14啮合；前行星排行星轮14连接所述后行星排齿圈6；后行星排齿圈6与后行星排行星轮12啮合，后行星排行星轮12一方面连接前行星排齿圈13，另一方面与所述后行星排太阳轮11啮合。
所述前行星排齿圈13由后行星排行星架的前凸出端包络形成的，所述后行星排齿圈6由前行星排行星架的前凸出端包络形成的。
所述前行星排齿圈13与第一输出半轴10之间设置有主减速器8和差速器9；所述差速器9连接所述主减速器8；所述主减速器8连接所述前行星排齿圈13。
所述第二制动器21、所述第一被驱动轮20、所述第二被驱动轮18、所述第二离合器17、所述第一离合器16、所述前行星排太阳轮15、所述后行星排太阳轮11、所述第一制动器7、所述主减速器8及所述差速器9同轴设置。
所述第一驱动轮2、第一被驱动轮20、第二驱动轮4、第二被驱动轮18为链齿轮、常啮合齿轮或皮带轮。
当所述第一驱动轮2、所述第一被驱动轮20、所述第二驱动轮4以及第二被驱动轮18为常啮合齿轮时；所述第一驱动轮2与第一被驱动轮20之间以及第二驱动轮4与第二被驱动轮18之间的机械传动为直接的齿轮传动；
所述第一驱动轮2通过第一连接部件1与第一被驱动轮20形成机械传动；所述第二驱动轮4通过第二连接部件19与第二被驱动轮18形成机械传动；
当所述第一驱动轮2、第一被驱动轮20、第二驱动轮4与第二被驱动轮18为链齿轮时，所述第一驱动轮2与第一被驱动轮20之间以及第二驱动轮4与第二被驱动轮18之间的机械传动为链条传动，第一连接部1和第二连接部19为链条；
当所述第一驱动轮2、所述第一被驱动轮20、所述第二驱动轮4以及第二被驱动轮18为皮带轮时，所述第一驱动轮2与第一被驱动轮20之间以及第二驱动轮4与第二被驱动轮18之间的机械传动为皮带式传动，第一连接部1和第二连接部19为皮带。
所述第二制动器21采用多片式制动器。所述第一制动器7采用带式制动器。所述第二离合器17和所述第一离合器16为多片式离合器。
在本实施例中，发动机5采用为汽油机或柴油发动机，电动机3采用外绕组内永磁体的永磁同步电动机，第一离合器16、第二离合器17采用空心轴式多片离合器，第一制动器7采用钳盘式制动器，第二制动器21采用摩擦片式制动器，前排齿轮机构、后排行星齿轮机构采用高强度、低噪音、适当修形的齿轮(为了实现电动机倒档需要特殊加工)，第一输出半轴10和第二输出半轴22采用高效率、低振动的等速驱动轴。
本发明提供的单电动机双排行星齿轮机电动力耦合装置可以使动力驱动系统具有纯电动模式、发动机驱动模式、混合驱动模式、机械制动模式、制动能量回馈模式、混合制动模式及驻车发电模式，以下对本发明提供的单电动机双排行星齿轮机电动力耦合装置在各个工作模式中的工作方式：
纯电动模式，车辆具有第一工作状态：第一制动器7结合，第二制动器21分离，第一离合器16分离，第二离合器17分离，电动机3做电动机运行，其动力输出一部分通过前行星排太阳轮15、前行星排行星轮14到达前行星排齿圈13；另一部分通过前行星排太阳轮15、前行星排行星轮14、后行星排齿圈6、后行星排行星轮12后到达前行星排齿圈13处汇流，经动力输出轴传递到车轮驱动汽车。
发动机驱动模式：发动机5启动，车辆具有第二工作状态、第三工作状态、第四工作状态及第五工作状态四种工作状态。
当处于第二工作状态时，第一离合器16结合，第一制动器7结合，第二离合器17分离，第二制动器21分离，发动机5的动力经过第一离合器16传递到前行星排太阳轮15，一部分通过前行星排行星轮14到达前行星排齿圈13；另一部分通过前行星排行星轮14、后行星排齿圈6、后行星排行星轮12后到达前行星排齿圈13处汇流，经动力输出轴传递到车轮驱动汽车。
当处于第三工作状态时，第二离合器17结合，第一制动器7结合，第一离合器16分离，第二制动器21分离，发动机5的动力经过离合器17、后行星排齿圈6、后行星排行星轮12、前行星排齿圈13后，经动力输出轴传递到车轮驱动汽车。
当处于第四工作状态时，第一离合器16结合，第二离合器17结合，第一制动器7分离，第二制动器21分离，发动机5的动力一部分通过离合器16、前行星排太阳轮15传递到前行星排行星轮14；另一部分通过第二离合器17传递到前行星排行星轮14处汇流，经前行星排齿圈13后通过动力输出轴传递到车轮驱动汽车。
当处于第五工作状态时，第二离合器17结合，第二制动器21结合，第一离合器16分离，第一制动器7分离，发动机5的动力经过第二离合器17、前行星排行星轮14、前行星排齿圈13后，经动力输出轴传递到车轮驱动汽车。
混合驱动模式：发动机5和电动机3均启动，车辆具有第六工作状态、第七工作状态、第八工作状态及第九工作状态四种工作状态。
当处于第六工作状态时，第一离合器16结合，第一制动器7结合，第二离合器17分离，第二制动器21分离，发动机5的动力经过第一离合器16和电动机3的动力在前行星排太阳轮15处耦合，一部分通过前行星排行星轮14到达前行星排齿圈13；另一部分通过前行星排行星轮14、后行星排齿圈6、后行星排行星轮12后到达前行星排齿圈13处汇流，经动力输出轴传递到车轮驱动汽车。
当处于第七工作状态时，第二离合器17结合，第一制动器7结合，第一离合器16分离，第二制动器21分离，电动机3的动力经过前行星排太阳轮15传递到前行星排行星轮14处，一部分与发动机5的经过第二离合器17、后行星排行星轮12传递到前行星排齿圈13处的动力进行耦合；另一部分动力传递到前行星排齿圈13处汇流，经动力输出轴传递到车轮驱动。
当处于第八工作状态时，第一离合器16结合，第二离合器17结合，第一制动器7分离，第二制动器21分离，发动机5的动力一部分通过第一离合器16、前行星排太阳轮15与电动机3的动力进行耦合，传递到前行星排行星轮14；另一部分通过第二离合器17传递到前行星排行星轮14处汇流，经前行星排齿圈13后通过动力输出轴传递到车轮驱动汽车。
当处于第九工作状态时，第二离合器17结合，第六离合器16分离，第一制动器7分离，第二制动器21分离，发动机5的动力经过第二离合器17传递到前行星排行星轮14，电动机3的动力经过前行星排太阳轮15传递到前行星排行星轮14处后，与发动机5的动力进行耦合，经前行星排齿圈13、动力输出轴传递到车轮驱动汽车。此时车辆可实现无级调速，即EVT模式。
机械制动模式：发动机5停机或怠速运转，电动机3空转，第一离合器16分离，第二离合器17分离，第一制动器7分离，第二制动器21分离，车轮端的制动器提高制动力矩使车辆减速或停止。
制动能量回馈模式：发动机5停机或怠速运转，第一制动器7结合，第一离合器16分离，第二离合器17分离，第二制动器21分离，来自车轮的车辆动能一部分通过前行星排齿圈13、后行星排行星轮12、后行星排齿圈6，传递到前行星排行星轮14，另一部分，通过前行星排齿圈13传递到前行星排行星轮14处汇流，经前行星排太阳轮15后到达电动机3，使之做发电动机运行，回收制动能量。
混合制动模式：车辆具有第十二工作状态、第十三工作状态、第十四工作状态及第十五工作状态四种工作状态；
当第十二工作状态下，第一制动器7结合，第一离合器16分离，第二离合器17分离，第二制动器21分离，通过电动机3和车轮端的制动器进行联合制动，由电动机3制动的车辆动能，一部分，通过前行星排齿圈13、后行星排行星轮12、后行星排齿圈6，传递到前行星排行星轮14，另一部分，通过前行星排齿圈13传递到前行星排行星轮14处汇流，经前行星排太阳轮15后到达电动机3，使之做发电动机运行，回收制动能量。
在第十三工作状态下，第一制动器7结合，第一离合器16结合，第二离合器17分离，第二制动器21分离，发动机5、电动机3和车轮端的制动器进行联合制动，由发动机5和电动机3制动的车辆动能一部分通过前行星排齿圈13、后行星排行星轮12、后行星排齿圈6传递到前行星排行星轮14处，另一部分经前行星排齿圈13传递到前行星排行星轮14处汇流，经前行星排太阳轮15后进行分流，一部分经过离合器16传递到发动机5，由发动机5的摩擦阻力来平衡，另一部分传递到电动机3，使之做发电动机运行，回收制动能量。
当第十四工作状态下，第一制动器7结合，第二离合器17结合，第一离合器16分离，第二制动器21分离，发动机5、电动机3和车轮端的制动器进行联合制动，由发动机5和电动机3制动的车辆动能，一部分车辆动能，通过前行星排齿圈13、后行星排行星轮12传递到后行星排齿圈6进行分流，其中一部分经过第二离合器17传递到发动机5，由发动机5的摩擦阻力来平衡，另一部分传递到前行星排行星轮14处；另一部分车辆动能，经前行星排齿圈13传递到前行星排行星轮14处汇流，经前行星排太阳轮15后传递到电动机3，使之做发电动机运行，回收制动能量。
当第十五工作状态下，第一离合器16结合，第二离合器17结合，第一制动器7分离，第二制动器21分离，发动机5、电动机3和车轮端的制动器进行联合制动，由发动机5和电动机3制动的车辆动能经前行星排齿圈13传递到前行星排行星轮，一部分通过离合器17传递到发动机处5处，由发动机5的阻力来平衡；另一部分在前行星排太阳轮15处分流，一部分传递至电动机3，使之做发电动机运行，回收制动能量，另一部分经离合器16传递到发动机5，由发动机5的摩擦阻力来平衡。
驻车发电模式：车辆静止，发电动机5启动，第一离合器16结合，第二离合器17分离，第一制动器7分离，第二制动器21分离，来自发动机5的动力经过第一离合器16传递到电动机3，使之做发电动机运行，通过逆变器和电池管理系统对动力电池充电。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。